$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De ontsnappingssnelheid van een object wordt gedefinieerd als de minimale beginsnelheid die het nodig heeft om te ontsnappen aan het oppervlak van een ander object waaraan het door de zwaartekracht gebonden is en om nooit meer terug te keren. Wat zou bijvoorbeeld de minimale snelheid zijn waarmee een satelliet vanaf het aardoppervlak zou moeten worden gelanceerd, zodat deze net aan het zwaartekrachtveld van de Aarde ontsnapt?
Om de ontsnappingssnelheid te berekenen, wordt ervan uitgegaan dat er geen energie verloren gaat door wrijvingskrachten. In de praktijk moet een satelliet die vanaf het aardoppervlak wordt gelanceerd niet alleen ontsnappen aan het zwaartekrachtveld van de Aarde, maar de atmosfeer van de Aarde vertraagt dit ook. De ontsnappingssnelheid, puur berekend op basis van zwaartekrachtenergieoverwegingen, is dus kleiner dan de werkelijke ontsnappingssnelheid.
Er wordt ook aangenomen dat de satelliet in het oneindige een snelheid van nul heeft, waar de zwaartekracht van de Aarde nul is. Omdat de ontsnappingssnelheid niet afhankelijk is van de massa van de satelliet, zou deze voor elk object hetzelfde zijn, of het nu een satelliet of een bal is.
Als een object zich op een grotere afstand van het aardoppervlak bevindt, bijvoorbeeld de maan, heeft het een kleinere snelheid nodig om aan het zwaartekrachtveld van de Aarde te ontsnappen. Dit is tenzij de massa rechtstreeks richting de Aarde gaat en ermee in botsing komt, waardoor krachten ontstaan die niet alleen zwaartekracht zijn.
Als alternatief kan de ontsnappingssnelheid worden berekend door de totale energie van een systeem, bijvoorbeeld de Aarde en een satelliet, gelijk te stellen aan nul. Conventioneel wordt aangenomen dat de potentiële zwaartekrachtenergie op grote afstanden nul is. Omdat de ontsnappingssnelheid wordt gedefinieerd als de minimale snelheid waarmee een satelliet vanaf het oppervlak moet worden gelanceerd, kan ook worden aangenomen dat de kinetische energie op oneindig nul is. Als het positief is, zou het natuurlijk verder weggaan en nooit meer terugkeren. De snelheid van belang is dus wanneer de kinetische energie op oneindig nul is; dat wil zeggen, het lichaam ontsnapt gewoon aan het zwaartekrachtveld.
Berekeningen laten zien dat de ontsnappingssnelheid vanaf het aardoppervlak, aangenomen dat er geen atmosfeer is, ongeveer 11 km/s bedraagt. Ter vergelijking: de ontsnappingssnelheid uit het zwaartekrachtveld van de zon bedraagt ongeveer 42 km/s op een afstand van de Aarde. Ruimtevaartuigen die vanaf de Aarde worden gelanceerd om uit het zonnestelsel te ontsnappen, moeten met beide factoren rekening houden.
Deze tekst is een bewerking van Openstax, University Physics Volume 1, Section 13.3: Potentiële zwaartekrachtenergie en totale energie.
